3. Измерение собственного энергетического разрешения ппд

Полное абсолютное энергетическое разрешение Е_п является параметром, которым описывается разброс амплитуд импульсов на выходе электронного тракта, подключенного к детектору, регистрирующему моноэнергетические частицы. Разброс амплитуд импульсов связан, во-первых, с процессами, относящимися к собственно детектору и, во-вторых, с процессами усиления и анализа сигналов детектора электронной аппаратурой.

Экспериментально измерив вклад каждого из этих процессов в полное абсолютное энергетическое разрешение Е_п, можно сделать вывод, чем в основном определяется полное разрешение системы детектор + электронный тракт и, таким образом, при необходимости целенаправленно улучшать величину Е_п.

Разделить вклад детектора и электроники в Е_п можно следующим образом.

Если распределение импульсов по амплитудам на выходе электронного тракта аппроксимируется нормальным распределением, то полное абсолютное энергетическое разрешение Е_п можно представить в виде:

Е_п² = (2,35)² (²_дет + ²_эл),

где _дет и _эл – среднеквадратические флуктуации в амплитудах импульсов, обусловленные процессами в детекторе и электронике соответственно. Тогда вклад в полное энергетическое разрешение за счет процессов в детекторе характеризуется величиной _дет= 2,35_дет, называемой собственным энергетическим разрешением детектора.

Разброс амплитуд импульсов электронной аппаратурой связан с наличием входных шумов усилительных устройств, нестабильностью аппаратуры, дискретным характером преобразования амплитуды в анализаторе. Если по сравнению с влиянием шумов всеми остальными факторами можно пренебречь, то в этом случае _эл=_ш.ус, где _ш.ус – среднеквадратические флуктуации амплитуд шумовых импульсов. На практике величину входных шумов усилительных устройств чаще всего принято характеризовать величиной энергетического эквивалента уровня шума усилительного тракта _ш.ус. Величина _ш.ус равна ширине распределения шумовых импульсов по амплитудам на полувысоте этого распределения. Поскольку известно, что распределение шумовых импульсов по амплитудам описывается нормальным распределением, энергетический эквивалент уровня шума усилительного тракта _ш.ус связан с _ш.ус соотношением _ш.ус= 2,35_ш.ус.

Из трех величин: _п, _дет и _ш.ус можно непосредственно измерить значения _п и _ш.ус, а собственное энергетическое разрешение детектора определить по формуле:

_дет=.

Методика нахождения полного энергетического разрешения _п рассмотрена в предыдущем пункте. Существующая методика измерения энергетического эквивалента уровня шума усилительного тракта _ш.ус заключается в следующем.

Измеряют величину полного энергетического разрешения _п и фиксируют выбранные параметры усилительного тракта. От входа усилителя отключают детектор и, так как входные шумы усилительного тракта зависят от величины емкости на входе усилителя, то на вход вместо детектора подключают конденсатор, емкость которого равна емкости ППД. На вход усилителя (обычно через небольшую емкость С_доз) подают импульсы от генератора импульсов стабильной амплитуды. С помощью анализатора снимают распределение импульсов по амплитудам на выходе усилительного тракта от генератора импульсов и определяют величину _ш – число каналов, равное ширине распределения на его полувысоте. Так как при этом измерении параметры усилительного тракта оставались такими же, как при определении _п, для перехода от _ш к энергетическому эквиваленту уровня шума _ш.ус можно воспользоваться значением , полученным при измерении _п. Тогда _ш.ус вычисляется по формуле: _ш.ус= = ∙_ш.

В данном задании предлагается измерить собственное энергетическое разрешение ППД. Для этого необходимо выполнить следующие операции.

1. Подать на ППД оптимальное напряжение смещения U_см, выбранное в рабочем задании (п.2). С помощью анализатора снять распределение импульсов по амплитудам от альфа-частиц источника ²³³U + ²³⁹Pu + ²³⁸Pu. Статистические ошибки в максимумах амплитудных распределений не должны превышать 4 %. Сохранить данные в виде файла.

2. Отключить предусилитель от ППД и подключить вход предусилителя к набору конденсаторов. Обязательно выключить напряжение смещения (установить U_см = 0), иначе это напряжение будет подаваться на подключенный конденсатор и явится источником дополнительных шумов. Установить значение емкости конденсатора, равное (или наиболее близкое) величине емкости детектора С_дет для U_см, соответствующего оптимальному напряжению смещения (см. результаты предыдущего задания).

Переключатель «Частота» на генераторе импульсов ВБ2-07 установить в положение 140 Нz. Варьируя плавную регулировку «Амплитуда» на ВБ2-07, подобрать по осциллографу амплитуду генераторных импульсов на выходе усилителя БУС2-47 таким образом, чтобы она не превышала 4 – 4,5 В. С помощью анализатора снять распределение импульсов по амплитудам от генератора импульсов. Время измерения выбрать таким же, как в предыдущем задании. Сохранить данные в виде файла.

По окончании измерений выключить генератор ВБ2-07, поставив переключатель «Частота» на лицевой панели ВБ2-07 в положение «Выкл.».